Mit Licht zum perfekten Kaffee – Refraktometer in der Kaffeezubereitung

Mit Licht zum perfekten Kaffee – Refraktometer in der Kaffeezubereitung

Refraktometer sind wissenschaftliche Instrumente, die den Brechungsindex einer Flüssigkeit messen – vereinfacht gesagt, wie stark Licht in einem Medium abgelenkt (gebrochen) wird. In der Kaffeewelt steht der Brechungsindex in direktem Zusammenhang mit der Konzentration gelöster Stoffe im Kaffeegetränk, bekannt als Total Dissolved Solids (TDS). Der TDS-Wert gibt an, wie viel Prozent des Getränks aus gelösten Kaffeebestandteilen bestehen und ist somit ein Maß für die Kaffeestärke. Ein stärkerer Kaffee hat einen höheren TDS-Prozentsatz, ein dünnerer entsprechend einen niedrigeren Wert. Durch die Messung des TDS können Baristas die Extraktion im Brühprozess objektiv beurteilen und reproduzierbar machen. Mit Hilfe von Licht und ein wenig Mathe lassen sich so die ansonsten subjektiven Sinneseindrücke in greifbare Zahlen übersetzen – ein Traum für die Nerds unter den Kaffeeliebhabern, und ein praktisches Werkzeug für alle, die konsistente Qualität anstreben.

Doch nicht jedes Refraktometer aus dem Laborbedarf oder der Weinherstellung eignet sich für Kaffee. Warum? Weil Kaffee eine komplexe Lösung aus unzähligen Verbindungen ist, während z.B. ein einfaches Brix-Refraktometer meist nur auf Zuckerlösungen kalibriert ist. Ein Standard-Brixmeter zeigt den Zuckergehalt in °Bx an (1°Bx = 1 g Saccharose in 100 g Lösung). Bei Kaffee bräuchte man jedoch einen Umrechnungsfaktor. Tatsächlich entsprechen 10 °Bx etwa 8,5 % TDS bei Kaffee, was durch einen einfachen Faktor (~0,85) ausgedrückt werden kann. Zudem verfügen viele günstige Hand-Brixmeter nur über grobe Skalen (Auflösung oft 0,2 °Bx, entspricht ca. 0,1 % TDS) und erfordern helles Durchlicht und manuelles Ablesen. Für die feinen Unterschiede im Filterkaffee (typisch ~1,3 % TDS) sind sie zu ungenau und umständlich. Spezielle Kaffee-Refraktometer hingegen sind präzise kalibriert auf Kaffeelösungen und liefern digitale Anzeigen mit zwei Nachkommastellen in Sekunden. Im Folgenden werfen wir einen kritischen, aber humorvollen Blick auf die gängigen Modelle, ihre Funktionsweise, wie man mit ihnen Stärke und Extraction Yield (Extraktionsrate) berechnet, welche Fallstricke es gibt und was die Wissenschaft Neues über Kaffeeextraktion herausfindet.

TDS sagt nichts über Qualität - Kurz und knapp

Der TDS Wert alleine gibt keine Auskunft über die tatsächliche sensorische Qualität einer Extraktion. Probieren ist zur Qualitätseinschätzung unerlässlich. Dennoch hilft ein Refraktometer an vielen Stellen:

  • Die Stärke bzw. Konzentration gelösten Kaffeeteilchen lässt sich messen.
  • Der TDS ist die Voraussetzung zur Berechnung der Extraktion. So erhalten wir einen Hinweis darauf, ob ein Kaffee Über- oder Unterextrahiert ist. Siehe auch das Video zum Thema weiter unten.
  • Die Werte signalisieren Veränderungen des Materials (z.B. der Mühlen durch stumpf werdende Mahlscheiben), des Wassers (weiche bzw. härtere Wasser lösen mehr oder weniger Stoffe aus Kaffee), des Drucks (z.B. Abfall des Drucks an der Espressomaschine durch Kalkbildung etc.), der Alterung von Kaffee oder Channeling.
  • Unterschiedliche Espressomaschinen-Typen und Siebe lassen sich mit ihrer Extraktionsauswertung vergleichen, ebenso Tamping Techniken, Füllmengen in Siebträgern, usw.
  • Unterschiedliche Kaffees (Herkunft, Höhe, Varietät) lassen sich ganz neu kennen lernen, wenn sie mit gleichbleibenden äußeren Parametern beim Brühen konfrontiert werden und sehr unterschiedliche Extraktionswerte gemessen werden.
refraktometer messen

VST Refraktometer

Übersicht über gängige Kaffee-Refraktometer

Im Spezialitätenkaffee haben sich einige digitale Refraktometer etabliert, die in Präzision, Ausstattung und Preis variieren. Hier ein Überblick der drei bekanntesten Modelle:

VST LAB Coffee III

Das Lab Coffee Refractometer von Voice Systems Technology (VST) gilt als Goldstandard in der Branche. Wir haben drei Modelle dieses Refraktometers und diese leisten Tag für Tag seit nun mehr als 10 Jahren ihren dienst. 

Das VST Refraktometer misst Kaffeestärken von 0,00 % bis ca. 20 % TDS und erreicht eine herausragende Genauigkeit von ±0,02 % (typisch). Für Espressoproben (mit höherer Konzentration) liegt die Genauigkeit etwas geringer bei etwa ±0,05 % – immer noch sehr präzise. Das Gerät bietet automatische Temperaturkompensation im Bereich 15–40 °C, was praktisch ist, wenn die Probe noch nicht ganz abgekühlt ist. Hochwertige Saphiroptiken und ein 1024-Pixel-Sensorarray sorgen für verlässliche Messungen. VST liefert eine CoffeeTools-Software für PC/Mac direkt mit, welche die Extraktionsberechnung und Datenanalyse ermöglicht. Kein Wunder, dass VST-Refraktometer seit Jahren bei Weltmeisterschaften (Brewers Cup, Barista Championship) als offizielles Werkzeug dienen. Der einzige Wermutstropfen ist der Preis – Profi-Qualität hat ihren Profi-Preis (im vierstelligen Bereich inklusive Software und Filter).

Atago PAL-COFFEE

Der PAL-COFFEE des japanischen Herstellers Atago ist ein handliches Taschen-Refraktometer und ein beliebter Allrounder. Es kann sowohl den Brix-Wert als auch direkt TDS anzeigen (es gibt Dual-Scale-Versionen). Wir haben ein PAL-Coffee Refraktometer seit 2018 und nutzen es in Brühkursen und bei Meisterschaften.

Mit einer Messzeit von nur ~3 Sekunden und automatischer Temperaturkompensation bis 100 °C eignet es sich sogar für heiße Proben direkt nach dem Brühen. Die Genauigkeit liegt bei ±0,15 % TDS. Für Filterkaffee vielleicht etwas grob, für Espresso ausreichend. Viele schätzen die robuste, wasserdichte Bauweise (ideal für den hektischen Café-Alltag) und die einfache Bedienung mit nur zwei Tropfen Probe. Praktisch: Dank der Brix-Skala kann man es auch zweckentfremden, um Zuckerlösungen oder Fruchtsäfte zu messen – aber beim Kaffeetesten sollte man auf die TDS-Anzeige umschalten, um direkt Prozent Kaffeeextrakt zu erhalten. Preislich liegt der PAL-COFFEE unter dem VST, aber immer noch im höheren dreistelligen Bereich.

difluid refraktometer

DiFluid R2 Extract

Der Newcomer DiFluid R2 Extract aus China sorgt seit 2022 für Aufsehen als preisgünstige Alternative. Trotz deutlich niedrigerem Preis bietet er eine beeindruckende Genauigkeit von ±0,02 % TDS und einen breiten Messbereich von 0 bis ca. 25 % (laut Hersteller bis 30 % TDS). Das Gerät ist klein, USB-aufladbar und IP67-wasserdicht. Es darf also auch mal ein Espresso darüberlaufen, ohne gleich den Geist aufzugeben.

Besonders innovativ ist die App-Integration: Über Bluetooth verbindet sich das R2 mit der DiFluid Café Smartphone-App, welche Messwerte speichert, Statistiken erstellt und sogar Updates für das Gerät liefert. Das große Display am Gerät selbst zeigt bereits alle wichtigen Daten an (inklusive Temperatur) und erleichtert die Bedienung mit nur einem Knopf. Mitgeliefert wird eine Aluminium-Probenwanne, die für schnelle Temperaturstabilität sorgt. Kurz: Das R2 liefert viele Features der High-End-Geräte zum Sparpreis. Ein ideales kleines Tool für ambitionierte Home-Baristas oder als Zweit-Refraktometer zum Mitnehmen.

Kaffee Refraktometer

Hinweis: Einfache analoge Refraktometer für z.B. Wein oder Honig sind für Kaffee meist ungeeignet. Sie sind oft nur auf hohe Brix-Werte ausgelegt und zu ungenau im niedrigen TDS-Bereich, oder sie erfordern manuelles Ablesen, was subjektiv und fehleranfällig ist. Wer also ernsthaft mit Kaffeemessung arbeiten will, greift besser zu den oben genannten kaffeetauglichen Geräten.

Funktionsprinzip und korrekte Anwendung

Wie funktioniert ein Kaffee-Refraktometer? Vereinfacht sendet das Gerät einen Lichtstrahl durch die Probe auf ein Prisma und misst den Winkel, unter dem das Licht aus der Probe austritt. Je dichter bzw. konzentrierter die Lösung, desto stärker wird das Licht abgelenkt (gebrochen). Ab einem bestimmten Einfallswinkel tritt sogar Totale Reflexion auf. Das Licht wird dann komplett im Medium zurückgeworfen. Dieser kritische Winkel hängt direkt vom Brechungsindex (RI) der Flüssigkeit ab. Digitale Refraktometer nutzen dieses Prinzip: Sie scannen verschiedene Winkel und detektieren, ab wann kein Licht mehr durchkommt. Aus dem kritischen Winkel errechnet das Gerät den Brechungsindex der Probe.

Beim Kaffee ist nun der Brechungsindex eine Funktion der gelösten Stoffe (TDS), allerdings keine einfache lineare. Die Beziehung zwischen RI und Kaffeekonzentration ist recht komplex und nicht strikt linear, da Kaffee aus hunderten von chemischen Verbindungen besteht. VST hat zur Entwicklung ihrer Algorithmen beispielsweise tausende Proben unterschiedlicher Kaffees, Röstungen und Brühmethoden analysieren lassen, indem sie den TDS sowohl refraktometrisch als auch durch Trocknung bestimmt haben. Aus solchen Datensätzen lässt sich eine Konversionsformel ableiten, sodass das Refraktometer-Display direkt % TDS anzeigen kann, ohne dass der Benutzer selbst rechnen muss. Moderne Kaffee-Refraktometer enthalten also im Grunde die empirischen Ergebnisse vieler Laborversuche als schlaue Kurvenformeln in ihrem Chip, damit aus Lichtbrechung zuverlässig Prozentangaben werden.

Neben der Kalibrierung auf Kaffeelösungen spielt die Temperaturkompensation eine entscheidende Rolle. Wärme verändert die Dichte einer Flüssigkeit und damit den Brechungsindex spürbar. Eine heiße Probe würde also ein falsches Ergebnis liefern, wenn man nicht korrigiert. Deshalb besitzen alle hochwertigen Geräte eine automatische Temperaturkompensation (ATC) innerhalb eines gewissen Bereichs (typisch ca. 10–40 °C oder mehr). Die Elektronik misst die Probentemperatur und rechnet den RI-Wert so um, als ob die Probe z.B. bei 20 °C gemessen worden wäre. Dennoch: Für höchste Genauigkeit empfiehlt es sich, die Kaffeeprobe auf Raumtemperatur abkühlen zu lassen, besonders bei Espresso. Das reduziert Messfehler und schont auch das Gerät. Schließlich soll niemand den teuren Prismaaufbau mit kochendem Wasser schocken.

Ebenso wichtig ist die Probenvorbereitung. Kaffeelösungen – vor allem Espresso oder Immersionskaffee – enthalten immer auch feinste, unlösliche Partikel (Mikropartikel, Fines aus dem Mahlgut) und emulgierte Öle. Diese Trübungen verfälschen den Brechungsindex und müssen für eine präzise Messung entfernt werden. In der Praxis nutzt man hierfür Filterpapier oder spezielle Spritzenfilter (z.B. 0,5 μm Porengröße für Espresso). Filtert man eine Espressoprobe, sinkt der gemessene TDS meist leicht ab, weil die Schwebstoffe nicht mehr zum scheinbaren Feststoffgehalt beitragen. Gleichzeitig steigen aber Präzision und Reproduzierbarkeit der Messung deutlich.

Wie man das Refraktometer verwendet

Schritt-für-Schritt ergibt sich folgendes Prozedere für eine zuverlässige Messung:

  1. Kalibrieren: Vor der Messung prüft man am besten mit Brühwasser Wasser, ob das Refraktometer korrekt auf 0,00 % stellt (Nullabgleich). So werden Messdrift oder Rückstände am Prisma ausgeschlossen. 
  2. Probe umrühren und entnehmen: Bei Espresso nimmt man typischerweise ein paar ml aus der Mitte des Shots (nicht die Crema). Ich nutze zum Verrühren die Pipette oder Spritze. Ich ziehe Kaffee auf und spritze ihn zurück ins Gefäß. Durch das Verrühren stellen wir sicher, dass wir eine gut durchmischte Probe nehmen.
  3. Filtrieren: Wenn notwendig, die Probe durch einen Papier- oder Spritzenfilter klären, um alle sichtbaren Schwebstoffe zu entfernen. Besonders bei French Press, Mokka oder Espresso ist dies ratsam, um das Ergebnis nicht durch Partikel oder Ölschichten zu verfälschen.
  4. Abkühlen lassen: Die Probe nach Möglichkeit auf ca. 20 °C abkühlen. Heiße Proben können zwar vom Atago oder DiFluid direkt gemessen werden (sie kompensieren bis 100 °C), doch die Erfahrung zeigt: Beim Abkühlen klettern die TDS-Werte leicht, da sich die Dichte erhöht – oder schlicht etwas Wasser verdunstet. Also lieber kurz warten oder auf Zimmertemperatur herunterrühren.
  5. Messen: Ein bis zwei Tropfen der vorbereiteten Probe auf das Prisma geben, Klappe schließen (falls vorhanden) und den Wert ablesen. Moderne Geräte erledigen die Messung in Sekunden und zeigen direkt den TDS-Wert in Prozent an.
  6. Reinigen: Nach jeder Messung das Prisma mit Wasser und einem fusselfreien Tuch reinigen. Kaffeerückstände könnten sonst antrocknen und die nächste Messung beeinträchtigen.

Klingt nach Aufwand? Zugegeben, etwas Laborgefühl kommt auf. Doch schon bald gehört das Refraktometer zum Barista-Handwerk wie das Thermometer zum Chocolatier. Mit etwas Übung dauern obige Schritte kaum mehr als eine Minute. Und die Belohnung sind exakte Daten über unseren Kaffee.

Kaffeestärke (TDS) und Extraktionsrate (E) verstehen

Hat man den TDS-Wert seines Kaffees ermittelt, stellt sich die Frage: Ist das nun gut oder schlecht?

Hier kommt neben der Stärke noch ein zweiter wichtiger Parameter ins Spiel: die Extraktionsrate (engl. Extraction Yield, oft mit EY abgekürzt). Die Extraktionsrate gibt an, wie viel Prozent des ursprünglichen Kaffeemehls in die Lösung übergegangen sind. Einfacher: Wenn man 20 g gemahlenen Kaffee brüht und am Ende 4 g davon gelöst in der Tasse hat, betrug die Extraktion 20 %. Dieser Wert ist ein zentraler Indikator für den Brühgrad: zu niedrig extrahiert ergibt säuerlich-dünnen Geschmack, zu hoch extrahiert führt zu Bitterkeit und Adstringenz. Balance und Optimum finden wir traditionell bei rund 18–22 % Extraktion. In diesem Bereich schmeckt Kaffee ausgewogen, mit guter Süße und ohne dominante Säure oder Bitterkeit.

Die Extraktionsrate lässt sich aus dem TDS und den Brühwerten berechnen. Die klassische Formel lautet:

Extraktionsrate Kaffee Berechnungwebp

In Worten: Man multipliziert das Gewicht des gebrühten Kaffees (in Gramm) mit dem gemessenen TDS-Prozentwert und teilt durch die eingesetzte Trocken-Kaffeemenge. Das Ergebnis ist ein Prozentsatz der ursprünglichen Kaffeemasse. Ein Beispiel: 20 g Kaffee, aufgebrüht zu 300 g Getränk, mit TDS 1,35 % ergeben:

extraktion berechnung kaffee tds


Hier wären also ~20,3 % der Bohne im Wasser gelöst – ein Wert inmitten der goldenen Zone. Tatsächlich gelten ~18–22 % Extraktion für die meisten Brühmethoden als optimal, da außerhalb dieses Fensters verstärkt unausgewogene Geschmacksnoten auftreten (unter 18 % oft unterentwickelt-sauer, über 22 % oft trocken, adstringierend, bitter).
control chart

Neben der Extraktion beeinflusst aber auch die Stärke (TDS) selbst das sensorische Erlebnis. Ein Espresso mit 10 % TDS und 20 % Extraktion schmeckt ganz anders als ein Filterkaffee mit 1,3 % TDS bei 20 % Extraktion – trotz identischer Extraktionsrate. Erstere ist eben zehnmal konzentrierter (daher ein kleiner, intensiver Shot), während der Filterkaffee zu ~98,7 % aus Wasser besteht und deutlich „dünner“ auf der Zunge liegt. Für verschiedene Zubereitungsarten haben sich deshalb typische TDS-Spannweiten etabliert:

  • Filterkaffee (V60, Chemex, Filtermaschine): ca. 1,2–1,5 % TDS, bei ~18–22 % Extraktion. Mild bis mittelkräftig, mit klaren Aromen.
  • Espresso: ca. 8–12 % TDS, ebenfalls ~18–22 % Extraktion. Sehr stark und konzentriert, sirupartig.
  • Mokkakanne (Bialetti): ca. 3–5 % TDS, Extraktion ~18–22 %. Kräftiger als Filter, aber nicht ganz Espresso-Stärke – ein „kleiner Schwarzer“ mit ausgeprägtem Körper.
  • French Press: ca. 1,2–1,7 % TDS, Extraktion ~18–22 %. Ähnlich Filterkaffee in Stärke, aber vollmundiger, da kein Filterpapier Öle und Feinstpartikel zurück hält.
  • Cold Brew: typischerweise als Konzentrat 1,4–1,6 % TDS bei ~18–22 % Extraktion. Wirkt mild, da kalt gebrüht, obwohl der TDS hoch sein kann. Wird oft mit Wasser/Eis verdünnt beim Servieren.
  • Cupping (Kaffeeverkostung in der Tasse): ca. 1,2–1,4 % TDS bei ~20 % Extraktion.

(Natürlich können diese Werte je nach Rezept, Bohne und Geschmacksvorliebe variieren – es sind Richtwerte, keine Dogmen.) Die spannende Erkenntnis ist: Viele sehr unterschiedliche Zubereitungen zielen letztlich auf einen ähnlichen Extraktionsprozentsatz ab. Die Brühstärke (TDS) hingegen variiert stark je nach Getränketyp. Im sogenannten Brewing Control Chart der Specialty Coffee Association wird genau das visualisiert: ein Koordinatensystem mit Extraktion auf einer Achse und Stärke auf der anderen. Darin liegt ein „ideales“ Viereck (rund 18–22 % E und 1,15–1,45 % TDS für Filterkaffee) als Zielbereich für ausgewogenen Geschmack. Mit einem Refraktometer kann man seinen gebrühten Kaffee punktgenau in dieses Diagramm einordnen – und mit gezielten Rezeptänderungen (z.B. Mahlgrad, Dosis, Wassermenge) steuern, wohin der Punkt wandert.

Apps und Software als Helfer

Kein Barista muss heute mehr selbst Taschenrechner und Brühdiagramm bemühen, um aus TDS die Extraktion zu bestimmen. Es gibt eine Reihe von Apps und Programmen, die genau dafür gemacht sind und oft nahtlos mit den Refraktometern zusammenarbeiten:

  • VST CoffeeTools: Die von VST entwickelte Software (für PC/Mac, teils als Mobile-App) nimmt TDS-Wert, Kaffeedosis und Getränkemenge entgegen und spuckt Extraktionsprozent und sogar grafische Auswertungen aus. Sie ist beim Kauf des VST-Refraktometers inklusive und wurde in der Kaffeeszene quasi zum Standard-Tool, um Rezepte zu protokollieren und zu optimieren.
  • MoJo To Go: Eine mobile App ursprünglich von VST, die es erlaubt, Messwerte unterwegs einzugeben und zu speichern. Berühmt wurde „MoJo“ als erstes Barista-orientiertes Tool seiner Art – es machte 2010–2012 Furore, weil es auf dem iPod Touch lief und Baristas plötzlich ein „Extraktions-Spielzeug“ in der Tasche hatten. Heute ist die App Teil der CoffeeTools-Familie und dient weiterhin als praktisches Notizbuch für Kaffeeparameter. Ich hatte damals, nur wegen dieser App, ein Iphone.
  • DiFluid Café App: Passend zum R2-Refraktometer bietet DiFluid eine App, die via Bluetooth die Daten empfängt. Sie zeigt live den TDS an, berechnet nach Eingabe von Dose/Output die Extraktionsrate und kann die Ergebnisse in einer Cloud speichern. Besonders schön ist die Visualisierung: Man sieht seinen Brew Ratio, TDS und Extraktion auf Grafiken – z.B. als Punkt im Brühdiagramm (SCA-Standard). So lernt man schnell, wo der eigene Brew lag (stark/schwach, unter-/überextrahiert).
  • SmartRef Coffee Meister: Hinter diesem sperrigen Namen steckt eine App der Firma Anton Paar für ihr digitales Labor-Refraktometer SmartRef. Obwohl das Gerät ein Allrounder ist (für Industrie, Getränke etc.), gibt es einen eigenen Kaffee-Modus mit App-Unterstützung. Die App berechnet TDS, Extraktion und erlaubt es, Ergebnisse zu verwalten. Anton Paar, ansonsten bekannt für hochpräzise Laborinstrumente, zielt damit offensichtlich auch auf Röster und Labore, die Kaffeequalität messen wollen.

Diese digitalen Helferlein sind nicht nur Spielerei. Sie erleichtern die Arbeit mit dem Refraktometer enorm und nehmen einem die Rechnerei ab, führen teilweise Korrekturen durch (etwa wenn man Espresso verdünnen musste, um ihn zu messen) und stellen die Ergebnisse verständlich dar. Einige erlauben den Export von Daten, was für Röster oder Coffee-Shop-Ketten interessant ist, um Brühstandards zu überwachen. Kurz: Apps + Refraktometer = datengetriebener Kaffeegenuss!

Kritische Reflexion: Genauigkeit, Fehlerquellen und Nutzen

Bei all der Euphorie über präzise Messwerte sollte man nicht vergessen: Ein Refraktometer ist ein Werkzeug, kein Geschmacksorakel. Es gibt ein paar Punkte kritisch zu beleuchten:

  • Absolute Genauigkeit vs. Praxis: Hersteller werben mit Genauigkeiten von ±0,02 % TDS – das ist beeindruckend (2 Hundertstel von 1 %). In der Praxis kann die echte Abweichung auch mal höher liegen, abhängig von Kalibrierung und sauberer Handhabung. Das Atago z.B. hat ±0,15 %, was bedeutet, ein echter TDS von 1,30 % könnte als 1,15 % oder 1,45 % angezeigt werden - eine merkliche Spanne. VST und DiFluid sind deutlich feiner, aber auch sie haben Toleranzen (VST ±0,1 % im Espresso-Bereich laut Spezifikation). Wichtig ist: Für Vergleichsmessungen (z.B. Rezept A vs. B) sind alle Geräte ausreichend genau, die Tendenzen erkennt man klar. Aber man sollte das letzte Kommastellen-Perfektionieren mit Vorsicht genießen. Im übrigen schmeckt kein Gaumen der Welt den Unterschied zwischen 1,37 % und 1,40 % TDS.
  • Fehlerquellen & Fallstricke: Größter Feind genauer Messungen ist unsauberes Vorgehen. Reste vom letzten Kaffee auf dem Prisma? -> verfälschter Wert. Probe nicht richtig gemischt? -> unrepräsentative Messung (z.B. oben schwächer als unten). Nicht gefiltert? -> Schwebstoffe erhöhen scheinbar den TDS. Zu heiß gemessen? -> Gerät kompensiert evtl. nicht vollständig, oder es verdunstet während der Messung Wasser. Tipp: Immer Proben gut umrühren (besonders bei Immersion), sauber pipettieren, Gerät nullen und innerhalb von Sekunden messen (evtl. mit mitgeliefertem Deckel abdecken, einige Refraktometer haben einen Verdunstungsschutz). Dann erhält man sehr konsistente Ergebnisse (Wiederholungsmessungen sollten max. ±0,03 % differieren, sonst liegt ein Anwenderfehler vor). Es gibt auch kuriose Eigenheiten: Manche Baristas schwören darauf, Espresso-Crema vor dem Messen abzuschöpfen, weil sie leichter ist und oben schwimmt – im Prinzip irrelevant, solange man die Probe rührt, aber es zeigt: im Detail steckt der Teufel.
  • Öle im Espresso: Ein Punkt, der oft diskutiert wird, sind Kaffeeöle. Sie sind hydrophob und lösen sich nicht wirklich im Wasser, können aber als fein verteilte Tröpfchen im Espresso herumschwimmen (Emulsion). Ein Refraktometer misst eigentlich nur gelöste Stoffe, doch wenn genug Öltröpfchen da sind, streuen sie Licht ähnlich wie Feststoffpartikel. Dadurch könnte der RI minimal beeinflusst werden. Filtert man Espresso durch ein feinporiges Papier, bleiben viele Öle hängen. Der gemessene TDS sinkt danach um einige Hundertstel. Bedeutet das, ungefilterte Messungen wären „falsch“? Nicht unbedingt – schließlich trinken wir den Espresso ungefiltert, inklusive der Öle, und sensorisch tragen sie zum Körper bei. Aber für Vergleichszwecke ist es sinnvoll, immer gleich vorzugehen (entweder immer filtern oder immer nicht filtern). In Wettkämpfen oder Labors wird grundsätzlich gefiltert, um maximale Vergleichbarkeit zu erreichen und Messrauschen zu minimieren.
  • „TDS ist nicht Geschmack“: Der vielleicht wichtigste kritische Punkt: Ein Refraktometer kann Quantität, nicht Qualität messen. Es sagt uns, wie viel gelöst wurde, aber nichts darüber, was gelöst wurde. Zwei Kaffees können identischen TDS und Extraktionsprozentsatz haben und trotzdem ganz unterschiedlich schmecken – weil die gelösten Inhaltsstoffe verschieden sind. Das eine Rezept löst vielleicht mehr Säuren und weniger Zucker, das andere umgekehrt. Zahlen lügen nicht, aber sie erzählen auch nicht die ganze Wahrheit. Ein erfahrener Barista wird daher Messwerte immer im Kontext mit sensorischem Feedback betrachten. Die instrumentelle Messung ergänzt die sensorische, ersetzt sie aber nicht. Gerade hier entstehen oft Missverständnisse: Ein hoher Extraktionswert (z.B. 24 %) könnte auf Überextraktion hindeuten – muss aber nicht, wenn der Kaffee noch gut schmeckt. Umgekehrt kann ein Kaffee mit nur 17 % Extraktion unerwartet balanciert sein, etwa wenn die Bohne sehr hell geröstet war und weniger Extraktion bekömmlicher ist. Zahlen liefern Objektivität, doch Kaffee ist am Ende ein Genussmittel, kein Reinheitswettbewerb.
  • Stirnrunzeln in der Community: Tatsächlich gab es in der Kaffeeszene immer wieder hitzige Debatten um die Nutzung von Refraktometern. Einige Traditionalisten empfanden Refraktometer als Technik-Firlefanz, andere als Bedrohung ihres sensorischen Könnens. Es fielen Sprüche wie: „Wenn du TDS und Extraktion% nicht kennst, bist du kein kompetenter Barista.“ Solche Aussagen haben verständlicherweise für Unmut gesorgt. Glücklicherweise bewegt sich die Diskussion heute auf sachlicherem Niveau. Die meisten haben erkannt, dass das Refraktometer ein Werkzeug ist – es kann Fehler aufzeigen, Konsistenz sichern und Ausbildung unterstützen. Es entmystifiziert einige Aspekte des Brühens (kein Voodoo mehr, wo man nicht weiß, warum es heute anders schmeckt als gestern). Aber es nimmt nicht die Kreativität oder das sensorische Feintuning weg. Im Gegenteil, viele Top-Baristas nutzen das Gerät gezielt, um ihre Geschmackseindrücke zu kalibrieren. Wenn beispielsweise der Kaffee wässrig schmeckt, und das Refraktometer bestätigt einen TDS von 1,0 % (statt angestrebter ~1,3 %), weiß man objektiv: zu dünn – nächstes Mal etwas mehr Dosierung oder feiner mahlen. So lernt man schneller, Ursache und Wirkung im Brühprozess zu verknüpfen.

Warum also trotz aller Limitierungen ein refraktometrischer Ansatz? Weil er ein weiterer Baustein auf dem Weg zum konstant großartigen Kaffee ist. Wie ein erfahrener Q-Grader es ausdrückte: „Das Refraktometer ersetzt nicht Zunge und Nase – aber es lässt sie seltener im Dunkeln tappen.“

Mit Daten kann man Hypothesen überprüfen (zieht ein feinerer Mahlgrad wirklich mehr Extraktion? Hilft Vorbrühen, die Stärke zu erhöhen? etc.) und Qualität sichern. In Zeiten, in denen Specialty Coffee als Handwerk auf Augenhöhe mit Wein oder Kochkunst gesehen wird, sind Messinstrumente im Einsatz ganz normal. Wichtig ist, sie mit Verstand zu nutzen: Ein Kaffee ist kein Zahlenrätsel, das gelöst werden muss, sondern ein Genussmittel, das durch Wissen und Technik auf ein neues Niveau gebracht werden kann – wenn man will.

Wissenschaftlicher Kontext und neue Erkenntnisse

Die Kaffeewissenschaft boomt, und Refraktometer spielen dabei oft eine Schlüsselrolle, um Experimente zu quantifizieren. Hier einige aktuelle Studien (2021–2024), die für Profi-Baristas und Kaffeenerds spannend sind:

Volle Immersion, feste Extraktion

2021 zeigte eine Studie in Scientific Reports von Liang et al., dass bei Immersionsbrühungen (z.B. Cupping) die Extraktionsrate in einem engen Rahmen fixiert ist – quasi ein thermodynamisches Gleichgewicht. Interessanterweise ließ sich der TDS über das Brühverhältnis (Ratio Kaffee/Wasser) leicht steuern, nicht aber die Extraktion (E), die bei einer gegebenen Temperatur immer ähnlich ausfiel. Mit anderen Worten: Mehr Wasser verdünnt zwar den Kaffee (TDS sinkt), extrahiert aber prozentual nicht wesentlich mehr aus dem Mahlgut, sobald die Sättigung erreicht ist. Praktische Implikation? Bei Cuppings zwischen 80 °C und 99 °C lag die Gleichgewichts-Extraktion stets um ~20 % – unabhängig von der Wassermenge. Wer also sehr „dünnen“ Cupping-Kaffee brüht (viel Wasser, wenig Kaffee), hat am Ende einfach einen schwachen Kaffee mit ~20 % Extraktion; wer sehr stark brüht, erhält einen kräftigen mit ~20 %. Das Plateau der Extraktion lässt sich durch Temperatur beeinflussen (höhere Temperaturen lösten etwas mehr, niedrigere etwas weniger). Diese Erkenntnis stellt das klassische Brewing Chart insofern auf den Kopf, als dass bei Immersion der Extraktionsgrad weniger variabel ist als gedacht – die Stärke hingegen sehr wohl, je nach Verdünnung.

TDS vs. Geschmack – Cold Brew gegen Hot Brew

2022 untersuchte ein Forschungsteam (Batali et al.) den sensorischen Unterschied von Kaltbrühkaffee vs. heiß gebrühtem Kaffee, wobei beide anschließend auf den gleichen TDS eingestellt wurden (durch Verdünnung auf 2 % TDS). Dadurch konnte man isolieren, wie sich die Brühtemperatur auf das Geschmacksprofil auswirkt, unabhängig von der Stärke. Ergebnis: Selbst bei identischem TDS (~2 %) und gleicher Extraktion zeigten sich deutliche sensorische Differenzen. Heiß gebrühter Kaffee schmeckte durchgehend bitterer und saurer, kalt gebrühter hingegen süßer und floraler, bei allen getesteten Röstgraden und Bohnen. Attribute wie „gummi“ (ein off-flavor) waren bei Hot Brew höher, „blumig“ bei Cold Brew höher. Das widerlegt die Annahme mancher Skeptiker, Cold Brew sei nur „verwässert“ - nein, die Temperatur beeinflusst offenbar welche Stoffe gelöst werden bzw. wie sich Polymere, Säuren usw. extrahieren, selbst wenn die Gesamtmenge gleich ist. Für Baristas heißt das: TDS und Extraktionsprozente alleine erklären nicht den Geschmack. Die Art und Weise der Extraktion (hier Temperatur) spielt eine große Rolle für das Aromaprofil.

extraction yield smrke

Mahlen, Fines und Extraktionsdynamik

Eine spannende Arbeit aus 2024 (Smrke et al., Scientific Reports) widmete sich dem Einfluss der Kaffeepartikelgrößenverteilung – speziell dem Anteil an Fines (ultrafeine Partikel <100 µm) – auf die Espressoextraktion (zum besseren Verständnis empfehle ich unseren Artikel über "Partikelverteilung"). Die Forscher variierten kontrolliert die Menge an Fines im Kaffeepuck und maßen die Auswirkungen. Mehr Fines führten zu deutlich geringerer Durchlässigkeit des Pucks, der Espresso floss langsamer und die Extraktionszeit stieg. Die Extraktionsausbeute erhöhte sich zwar etwas, aber interessanterweise stellten sie fest, dass Aromastoffe nicht linear mit Extraktion zunehmen, sondern ab einem Punkt Plateau oder sogar Verluste zeigen. Sie vermuten, dass zwar eine höhere Extraktion mehr Aroma löst, aber auch länger andauernder Bezug mehr flüchtige Aromen entweichen lässt, noch während des Bezugs. Mit anderen Worten: Ein Espresso mit 25 % Extraktion könnte weniger Aroma in der Tasse haben als einer mit 22 %, weil der längere Bezug Zeit für Aroma-Verflüchtigung bietet. Zudem bestätigte die Studie sensorisch, dass zu viele Fines tendenziell die Balance stören – wahrscheinlich durch Überextraktion von Bitterstoffen in Bereichen, wo das Wasser länger verweilt. Praktisches Learning: Ein gleichmäßiger Mahlgrad mit moderatem Fines-Anteil begünstigt sowohl den Fluss als auch die Geschmacksbalance. Das Refraktometer hilft hier, die Gesamtextraktion zu tracken, aber die Feinanalyse (Aroma via PTR-MS) zeigt, dass mehr Extraktion nicht blindlings besser heißt.

Zusammengefasst zeigen diese Forschungen, wie wichtig präzises Messen für das Kaffeeverständnis ist. Ohne Refraktometer (und andere Messmethoden) wären viele dieser Erkenntnisse nicht möglich gewesen. Die Wissenschaft liefert im Gegenzug spannende Hinweise, die Profi-Anwender wiederum in Praxis testen können („Science-fueled Coffee“!). Es ist ein Kreislauf: Baristas nutzen wissenschaftliche Methoden, und Wissenschaftler untersuchen Barista-Fragen. Am Ende profitieren alle Kaffeetrinker von besserem Kaffee.

Fazit zum Refraktometer: Stärke und Extraktionsertrag

Refraktometer haben sich vom Laborgerät zur Geheimwaffe moderner Kaffeebereitung gemausert. Sie erlauben, Stärke und Extraktion – zwei Schlüsselfaktoren für Geschmack – quantitativ zu erfassen und damit bewusster zu steuern. In meiner täglichen Brühpraxis kommt das Refraktometer nur selten vor.

Es war für mich persönlich aber, vor allem bei Vorbereitungen auf nationale Brewers Cup Meisterschaften, aber auch den World Brewers Cup in Rimini 2024, ein wichtiges Werkzeug. Das Refraktometer hat mir geholfen, das Brühen von Filterkaffee und Espresso viel besser zu verstehen. Es hat mir auch geholfen, meine eigene Sensorik zu verbessern und mich selbst sensorische heraus zu fordern. Zwölf Jahre nach dem Kauf meines ersten Refraktometers liebe ich immer noch das Spiel, mit dem Gerät um die Wette zu verkosten. Ich brühe einen Kaffee und versuche den richtigen TDS anzusagen. Auch wenn ich daneben liege, lerne ich etwas über die Brühung.

Modelle wie das VST, Atago oder DiFluid bieten für verschiedenste Ansprüche das passende Werkzeug: vom High-End-Gerät mit höchster Präzision bis zur erschwinglichen Pocket-Lösung für den Heimgebrauch. In Kombination mit Apps wie VST CoffeeTools oder DiFluid Café wird das Monitoring und Dialing-in von Rezepten zum datengestützten Vergnügen. Trotzdem gilt: Die Zahlen dienen dem Geschmack, nicht umgekehrt. Ein Refraktometer sagt uns, was passiert ist, aber ob das Ergebnis gut ist, entscheiden immer noch Zunge und Nase. Wenn man jedoch beides zusammenbringt, sensorische Expertise und Messdaten, lässt sich nahezu alchemistisch an der Kaffeeperfektion feilen.

Letztlich sind Refraktometer trotz mancher Limitierung ein wertvolles Werkzeug, um Konsistenz zu sichern, Lernprozesse zu unterstützen und die Geheimnisse der Tasse weiter zu lüften. Sie haben dazu beigetragen, Kaffee vom „Gefühlsgetränk“ auch zum Wissensgetränk zu machen. Und mal ehrlich: Ein bisschen Nerdtum steht uns Baristas doch gut, solange am Ende ein leckeres Ergebnis in der Tasse steht. In diesem Sinne: May your coffee be delicious and your TDS on point! ☕️📈

Benjamin Hohlmann
Benjamin Hohlmann
Benjamin Hohlmann ist Gründer der Kaffeemacher GmbH. Er war bis Ende 2016 neun Jahre teilhabender Geschäftsführer und Wirt im Kaffeehaus unternehmen mitte. Mit der Kaffeemacher-Akademie, dem Spezialitäten-Café frühling im Kleinbasel und dem Kaffee-Mobil hat er in Basel Massstäbe in Sachen Kaffee gesetzt. In den letzten Jahren sind zum Kaffeemacher-Universum die Kaffeefarm Santa Rita sowie unsere Rösterei hinzu gekommen. Benjamin ist Co-Geschäftsführer der Kaffeemacher verantwortlich für Finanzen, Strategisches und Öffentlichkeitsarbeit. Als Sensoriker und Berater unterstützt er ausserdem Unternehmen und Projekte. Er ist Dozent an der ZHAW Wädenswill im Bereich Kaffee und als Vortragsredner international im Einsatz.

13 Kommentare

Martin E.
Martin E.
Leute, die Erklärung ist einfach falsch: "Je nach Konzentration der Stoffe verhält sich die Geschwindigkeit des Lichtes anders. Dadurch kann ein Konzentrationswert gemessen werden." Es wird die Lichtstärke (Helligkeit) gemessen und nicht die Geschwindigkeit des Lichts, da diese konstant ist.
Benjamin Hohlmann
Benjamin Hohlmann
Lieber Martin, du hast recht. Es war mehr als Zeit diesen Artikel, den ich 2014 geschrieben habe, einmal gründlich zu überarbeiten. Hiermit geschehen. :)
WOLFGANG LOOK
WOLFGANG LOOK
Kann man das auch für schwarztee oder grüntee benutzen?
Pascal Rutz
Pascal Rutz
Hey Wolfgang, ein Refraktometer kann man auch bei Tee anwenden, jedoch kann ich dir nicht mitteilen, wie viel ein optimaler TDS bei einem Tee ist.

Stefan
Stefan
Lieber Benjamin,
habe soeben Deinen Beitrag über Extraktion und Stärke zum wahrscheinlich 4. Mal geschaut - dies nach längerem Unterbruch, denn in dieser Pandemie hatte ich viele andere Themen als Kaffee. Und es macht immer wieder extrem viel Spass, dieser Beitrag. Du erklärst das wunderbar und es geht eben tatsächlich um die Basics. Als ich vor einiger Zeit noch viel tiefer in der Kaffee-Materie drin war wollte ich auch mal so eine Kaffekarte (Menuekarte) von 1 bis 10 erstellen. Wie ich aber festgestellt habe, überfordert man die meisten Menschen nur schon mit der Nachfrage, ja, was für einen Kaffee möchtest Du denn gerne. Und wenn man mal aufzählt von Espresso, Flat White, Cappucchino (nehmen dann die meisten, weil sie den Namen kennen) oder Café Nature oder Americano oder was auch immer - dann ist immer grösserer Erklärungsbedarf nötig. Wenn ich mir dasselbe mit einer Karte von 1 - 10 vorstelle, dann wäre eine Kaffee Bestellung vielleicht bereits eine morgenfüllende Angelegenheit :-)
Weiterhin viel Freude beim Thema und wie immer vielen Dank - ist einfach der Hammer, was Du/ihr alles macht für das Thema Kaffee. Einfach schade, dass ihr den Pro-Kurs (Bariasta) nicht mehr anbietet, aber ich verstehe eure Gründe, alles gut. Liebe Grüsse aus Zürich, Stefan
Benjamin
Benjamin
Liebe Linda, ich arbeite gerne mit denen von VST und von Atago.

Das von Atago vertreiben wir auch in der Schweiz (https://shop.kaffeemacher.ch/products/refraktometer-atago-pal-coffee-tds) - du kriegst es in Europa aber auch bei Amazon (https://amzn.to/32eV3JD). Grüsse, Benjamin
Linda
Linda
Hallo Benjamin,

Welches Refraktometer würdest du für die Gastronomie empfehlen?

Liebe Grüße
Linda
Claudia
Claudia
So spannend, ich wusste gar nicht, dass ein Refraktometer auch beim Kaffee eingesetzt wird. Aber ja, wenn man dein Artikel liest, dann macht das völlig Sinn!
Ich selber benötige ein Refraktometer in meiner Brauerei um feststellen zu können, ob die gewünschte Stammwürze erreicht ist.
Benjamin Hohlmann
Benjamin Hohlmann
Liebe Claudia, wir machen da was ganz ähnliches. Aber ist doch spannend, wie sich die verschiedenen Berufe überschneiden. Hier noch ein Video, was ich kürzlich zum Thema https://youtu.be/C5nqI0-8QX0" target="_blank" rel="noopener nofollow noreferrer">Stärke und Extraktion von Kaffee aufgenommen habe. Das passt ganz gut zum thema.
Monika
Monika
Hallo Benjamin
Weisst du wo man die Filter für den Refraktometer erhält, also die Filter für den Kaffee vor der Messung?

Vielen Dank für deinen Tipp.

Liebe Grüsse
Monika
Benjamin Hohlmann
Benjamin Hohlmann
Liebe Monika,

die gibt es z.B. direkt bei https://store.vstapps.com/" target="_blank" rel="noopener nofollow noreferrer">VST . Alternativ kann ich Dir empfehlen, einfach die Probe durch Filterpapier laufen zu lassen oder mit der Spritze durchzudrücken. Das ist genauso effektiv. Es geht ja nur darum, dass keine Feststoffe in der Probe sind.

Herzlich,
Benjamin
Luigi
Luigi
Welche Refraktometer sind für Café Affezionati im Privatbereich empfehlenswert?
Benjamin Hohlmann
Benjamin Hohlmann
Hallo Luigi. Das von VST und auch das Atago auf jeden Fall. Ins Geld gehen beide. Hier gibt es einen guten http://socraticcoffee.com/2015/04/measuring-total-dissolved-solids-a-refractometer-comparison/" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer">Vergleich der beiden Refraktometer. Herzlich, Benjamin

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